CN107393736A - 一种具有可靠供电的高压断路器电机操动机构 - Google Patents

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黄辉
盛超
唐酿
骆潘钿
朱良合
张健
王红星
肖磊石
杨汾艳
刘正富
郭敬梅
余超耘
黄明欣
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Abstract

本发明提供了一种具有可靠供电的高压断路器电机操动机构，包括：至少两个交流电源、至少两个整流器、逆变器、控制器、电机和高压断路器主轴；所述交流电源与所述整流器一一对应连接；所述整流器的输出端与所述逆变器的第一输入端连接；所述逆变器的输出端与所述电机连接；所述电机的转轴与所述高压断路器主轴同轴连接；所述控制器的输出端与所述逆变器的第二输入端连接，用于控制所述逆变器驱动所述电机的转轴旋转。本发明解决了由单路交流输入电源供电的高压断路器电机操动机构控制逆变器驱动电机旋转完成分合闸操作时，由于输入电源故障导致逆变器直流电源降低或断电，将影响逆变器的驱动特性，导致的断路器将不能正常工作的技术问题。

Description

一种具有可靠供电的高压断路器电机操动机构
技术领域
本发明涉及高压断路器操动机构领域，尤其涉及一种具有可靠供电的高压断路器电机操动机构。
背景技术
随着我国电网规模的不断扩大和用户对供电可靠性的要求不断提高，电力系统对高压开关设备的可靠性以及智能化操作提出了更高的要求。高压开关是电力系统中重要的开关设备，具有控制和保护双重功能，对电力系统的安全运行具有重要意义。操动机构作为高压开关的主要运动部件，直接驱动断路器动触头进行运动，是影响断路器工作可靠性和稳定性的重要因素之一。
目前常用的操动机构主要有弹簧操动机构、液压操动机构、液压弹簧机构,这些操动机构由于存在零部件多、可控性较差、结构复杂等多方面的缺点,导致其在运行过程中出现故障的频率比较高,所以新型操动机构的研制与开发就显得尤为紧迫和重要。
弹簧操动机构采用小功率电动机完成对合闸弹簧的储能，分合闸操作功不受电源电压影响，能够获得较高的分合闸速度。弹簧操动机构完全依靠机械传动，零部件总数多，一般有上百个零件，且传动机构较为复杂，故障率较高，运动部件多，不可靠因素多。液压操动机构具有能量大、液压油自润滑，液压元件质量轻且反应速度快、动作可靠等一系列优势，但液压操动机构不同程度的存在漏油、管路多、元件分散等缺陷。结合两者优点的液压弹簧机构，它发挥了液压机构对大小功率适应性强的优势和弹簧储能的优势。这些传统的操动机构存在操作过程中冲击力大、零件数多、运动特性分散性大。
随着电力电子技术的发展，学者们提出了基于各种不同类型电机的高压开关操动机构，这些电动机操动机构，结构简单，运动部件大大减少，操作过程机械应力小，噪音小，可靠性较高，维护简单。
高压断路器电机操动机构控制逆变器驱动电机旋转完成分合闸操作时，由于输入电源故障导致逆变器直流电源降低或断电，将影响逆变器的驱动特性，导致了断路器将不能正常工作的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种具有可靠供电的高压断路器电机操动机构，解决了由单路交流输入电源供电的高压断路器电机操动机构控制逆变器驱动电机旋转完成分合闸操作时，由于输入电源故障导致逆变器直流电源降低或断电，将影响逆变器的驱动特性，导致的断路器将不能正常工作的技术问题。
本发明提供了一种具有可靠供电的高压断路器电机操动机构，包括：
至少两个交流电源、至少两个整流器、逆变器、控制器、电机和高压断路器主轴；
所述交流电源与所述整流器一一对应连接；
所述整流器的输出端与所述逆变器的第一输入端连接；
所述逆变器的输出端与所述电机连接；
所述电机的转轴与所述高压断路器主轴同轴连接；
所述控制器的输出端与所述逆变器的第二输入端连接，用于控制所述逆变器驱动所述电机的转轴旋转。
作为优选，本发明提供的一种具有可靠供电的高压断路器电机操动机构还包括传感器；
所述传感器的输入端与所述电机连接；
所述传感器的输出端与所述控制器的输入端连接。
作为优选，每个所述整流器分别通过二极管并联至第一节点；
所述第一节点与所述逆变器的第一输入端连接。
作为优选，所述整流器包括变压器；
所述变压器的电源侧绕组采用三角形连接方式；
所述变压器的整流侧绕组采用星形连接方式。
作为优选，所述变压器的整流侧绕组连接三相不控整流桥。
作为优选，所述整流器还包括第一电容；
所述第一电容并联在所述三相不控整流桥输出端的正极母线与负极母线之间。
作为优选，所述整流器还包括第一电阻和第一晶闸管；
所述第一电阻串联于所述三相不控整流桥输出端的正极母线上；
所述第一晶闸管并联于所述第一电阻的两端。
作为优选，所述整流器还包括第二电阻和第二晶闸管；
所述第二电阻与所述第二晶闸管串联后，并联在所述三相不控整流桥输出端的正极母线与负极母线之间。
作为优选，所述电机为永磁同步电机或感应电机或开关磁阻电机。
作为优选，所述逆变器的输入端并联有第二电容；
所述逆变器的输出端与所述电机的定子绕组连接。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供了一种具有可靠供电的高压断路器电机操动机构，包括：至少两个交流电源、至少两个整流器、逆变器、控制器、电机和高压断路器主轴；所述交流电源与所述整流器一一对应连接；所述整流器的输出端与所述逆变器的第一输入端连接；所述逆变器的输出端与所述电机连接；所述电机的转轴与所述高压断路器主轴同轴连接；所述控制器的输出端与所述逆变器的第二输入端连接，用于控制所述逆变器驱动所述电机的转轴旋转。
本发明中，为高压断路器电机操动机构配置至少两组由一个交流电源和一个整流器连接的电源组，其中一个电源组出现故障时，另外的电源组会自动地为驱动逆变器提供电源，具有更高的电源可靠性，解决了由单路交流输入电源供电的高压断路器电机操动机构控制逆变器驱动电机旋转完成分合闸操作时，由于输入电源故障导致逆变器直流电源降低或断电，将影响逆变器的驱动特性，导致的断路器将不能正常工作的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种具有可靠供电的高压断路器电机操动机构的一个实施例的结构示意图；
图2为本发明提供的一种具有可靠供电的高压断路器电机操动机构的另一个实施例的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的整流器的拓扑结构图；
图4为本发明实施例提供的逆变器的拓扑结构图；
其中，附图标记为：
1、交流电源；2、整流器；3、逆变器；4、电机；5、高压断路器主轴；6、控制器；7、传感器。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种具有可靠供电的高压断路器电机操动机构，解决了由单路交流输入电源供电的高压断路器电机操动机构控制逆变器驱动电机旋转完成分合闸操作时，由于输入电源故障导致逆变器直流电源降低或断电，将影响逆变器的驱动特性，导致的断路器将不能正常工作的技术问题。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供了一种具有可靠供电的高压断路器电机操动机构的一个实施例，包括：
至少两个交流电源1、至少两个整流器2、逆变器3、控制器6、电机4和高压断路器主轴5；
交流电源1与整流器2一一对应连接；
整流器2的输出端与逆变器3的第一输入端连接；
逆变器3的输出端与电机4连接；
电机4的转轴与高压断路器5主轴同轴连接；
控制器6的输出端与逆变器3的第二输入端连接，用于控制逆变器3驱动电机4的转轴旋转。
需要说明的是，本发明实施例中，为高压断路器电机操动机构配置至少两组由一个交流电源1和一个整流器2连接的电源组，其中一个电源组出现故障时，另外的电源组会自动地为驱动逆变器3提供电源，具有更高的电源可靠性，解决了由单路交流输入电源供电的高压断路器电机操动机构控制逆变器驱动电机旋转完成分合闸操作时，由于输入电源故障导致逆变器直流电源降低或断电，将影响逆变器的驱动特性，导致的断路器将不能正常工作的技术问题。
以上是本发明提供的一种具有可靠供电的高压断路器电机操动机构的一个实施例，以下将说明本发明提供的一种具有可靠供电的高压断路器电机操动机构的另一个实施例。
请参阅图2，本发明实施例提供了一种具有可靠供电的高压断路器电机操动机构的另一个实施例，包括：
至少两个交流电源1、至少两个整流器2、逆变器3、控制器6、电机4和高压断路器主轴5；
交流电源1与整流器2一一对应连接；
整流器2的输出端与逆变器3的第一输入端连接；
逆变器3的输出端与电机4连接；
电机4的转轴与高压断路器5主轴同轴连接；
控制器6的输出端与逆变器3的第二输入端连接，用于控制逆变器3驱动电机4的转轴旋转。
本发明实施例提供的一种具有可靠供电的高压断路器电机操动机构还包括传感器7；
传感器7的输入端与电机4连接；
传感器7的输出端与控制器6的输入端连接。
需要说明的是，传感器7通过测量电机4的转轴位置及旋转速度数据，发送给控制器6，使得控制器6对逆变器3发送分合闸指令。
进一步地，每个整流器2分别通过二极管并联至第一节点；
第一节点与逆变器3的第一输入端连接。
需要说明的是，将每个整流器2的输出端分别通过二极管并联到第一节点，可以避免各个整流器2输出的直流电源互相充放电。
进一步地，整流器2包括变压器；
所述变压器的电源侧绕组采用三角形连接方式；
所述变压器的整流侧绕组采用星形连接方式。
请参阅图3，图3为本发明实施例提供的整流器2的拓补结构图，需要说明的是，整流器2中的变压器采用三角形-星形接法，可以减小整流电路谐波对电源的影响。
进一步地，所述变压器的整流侧绕组连接三相不控整流桥。
进一步地，所述整流器2还包括第一电容；
所述第一电容并联在所述三相不控整流桥输出端的正极母线与负极母线之间。
需要说明的是，本发明实施例中，第一电容可以选用脉冲电容，其使用寿命长，可以有效地减少系统的维护工作量。
进一步地，所述整流器2还包括第一电阻和第一晶闸管；
所述第一电阻串联于所述三相不控整流桥输出端的正极母线上；
所述第一晶闸管并联于所述第一电阻的两端。
需要说明的是，第一电阻作为整流器的充电电阻，电流经过第一电阻后对第一电容充电，当第一电容的电压稳定后，第一晶闸管导通，从而避免了充电过程中过大的电流冲击。
进一步地，所述整流器还包括第二电阻和第二晶闸管；
所述第二电阻与所述第二晶闸管串联后，并联在所述三相不控整流桥输出端的正极母线与负极母线之间。
需要说明的是，在系统停机并且断开输入电源后，闭合第二晶闸管，使得第一电容能够通过第二晶闸管和第二电阻放电，可以防止工作人员误触电容而触电。
进一步地，所述电机4为永磁同步电机或感应电机或开关磁阻电机。
进一步地，逆变器3的输入端并联有第二电容；
逆变器3的输出端与电机4的定子绕组连接。
请参阅图4，图4为本发明实施例提供的逆变器3的拓补结构图，其中V1-V6为开关器件，可选用IGBT开关器件，逆变器3的输出端与电机4的定子绕组连接，逆变器3的输入端并联有第二电容，第二电容作为储能电容，可以选用脉冲电容，其容量十分大，能够保证所有电源供电中断的情况下，第二电容可以保证断路器完成至少三次正常的分合闸操作。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种具有可靠供电的高压断路器电机操动机构，其特征在于，包括：
至少两个交流电源、至少两个整流器、逆变器、控制器、电机和高压断路器主轴；
所述交流电源与所述整流器一一对应连接；
所述整流器的输出端与所述逆变器的第一输入端连接；
所述逆变器的输出端与所述电机连接；
所述电机的转轴与所述高压断路器主轴同轴连接；
所述控制器的输出端与所述逆变器的第二输入端连接，用于控制所述逆变器驱动所述电机的转轴旋转。
2.根据权利要求1所述的具有可靠供电的高压断路器电机操动机构，其特征在于，还包括传感器；
所述传感器的输入端与所述电机连接；
所述传感器的输出端与所述控制器的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的具有可靠供电的高压断路器电机操动机构，其特征在于，每个所述整流器分别通过二极管并联至第一节点；
所述第一节点与所述逆变器的第一输入端连接。
4.根据权利要求3所述的具有可靠供电的高压断路器电机操动机构，其特征在于，所述整流器包括变压器；
所述变压器的电源侧绕组采用三角形连接方式；
所述变压器的整流侧绕组采用星形连接方式。
5.根据权利要求4所述的具有可靠供电的高压断路器电机操动机构，其特征在于，所述变压器的整流侧绕组连接三相不控整流桥。
6.根据权利要求5所述的具有可靠供电的高压断路器电机操动机构，其特征在于，所述整流器还包括第一电容；
所述第一电容并联在所述三相不控整流桥输出端的正极母线与负极母线之间。
7.根据权利要求6所述的具有可靠供电的高压断路器电机操动机构，其特征在于，所述整流器还包括第一电阻和第一晶闸管；
所述第一电阻串联于所述三相不控整流桥输出端的正极母线上；
所述第一晶闸管并联于所述第一电阻的两端。
8.根据权利要求7所述的具有可靠供电的高压断路器电机操动机构，其特征在于，所述整流器还包括第二电阻和第二晶闸管；
所述第二电阻与所述第二晶闸管串联后，并联在所述三相不控整流桥输出端的正极母线与负极母线之间。
9.根据权利要求8所述的具有可靠供电的高压断路器电机操动机构，其特征在于，所述电机为永磁同步电机或感应电机或开关磁阻电机。
10.根据权利要求9所述的具有可靠供电的高压断路器电机操动机构，其特征在于，所述逆变器的输入端并联有第二电容；
所述逆变器的输出端与所述电机的定子绕组连接。
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